Тонвуд

редактировать

Тонвуд относится к конкретным древесным разновидностям, обладающим тональными свойствами, которые делают их хорошим выбором для использования в деревянных духовых инструментах. или акустические струнные инструменты.

Содержание

1 Разновидности тонной древесины
- 1.1 Мягкая древесина
- 1.2 Лиственная древесина
2 Механические свойства тонной древесины
3 Выбор тонной древесины
4 Источники
5 Подготовка
6 Ссылки
7 Внешние ссылки

Разновидности тонкой древесины

В качестве грубого обобщения можно сказать, что жесткие, но легкие мягкие породы (например, хвойные) предпочтительны для дека или поверхность, похожая на дека, которая передает колебания струн в окружающий воздух. Древесина твердых пород (например, из двудольных деревьев) предпочтительна для изготовления корпуса или элемента обрамления инструмента. Древесина, используемая для деревянных духовых инструментов, включает африканское черное дерево (Dalbergia melanoxylon), также известное как древесина гренадиллы, используемая в современных кларнетах и гобоях. Фаготы обычно делают из клена, особенно Acer platanoides. Деревянные флейты, записывающие устройства, а также инструменты эпохи барокко и классической эпохи могут быть изготовлены из различных твердых пород дерева, таких как груша (Pyrus породы), самшит (Buxus разновидности) или черное дерево (Diospyros вид).

Хвойные породы

Ель часто используется в деках инструментов из лютни, скрипки, уд, семейства мандолины, гитары и клавесина ; а также фортепиано. Ель особенно подходит для этого использования из-за ее высокого отношения жесткости к массе. Обычно используемые разновидности - ель ситкинская (или аляскинская) (Picea sitchensis ), ель адирондакская (или красная) (Picea rubens ), ель Энгельмана (Picea engelmannii ) и Picea abies (также известная как норвежская, немецкая, альпийская, итальянская или европейская ель).
кедры, особенно западный редседар (Thuja plicata, не настоящая кедр), с 1950-х годов использовались в топах гитар фламенко, классических гитар и, в меньшей степени, в акустических гитарах со стальными струнами.
Тис когда-то широко использовался для чаши для лютни.
Другие мягкие породы дерева, такие как красное дерево и пихта Дугласа, использовались в ограниченной степени. Редвуд обычно не используется для гитар со стальными струнами, но использовался для испанских гитар.

Лиственных пород

Клен традиционно используется для задних и боковых сторон инструментов семейства скрипичных. Он также часто встречается в акустических гитарах и мандолинах. Большинство электрогитар Fender имеют гриф из клена (это один из самых твердых и устойчивых видов древесины, поэтому его часто используют для грифа из-за его способности выдерживать высокое натяжение струн). Клен из твердых пород обычно используется для деревянных штативов из-за его свойств гашения вибрации. Вариации клена (обычно клен с обожженными или простеганными зернами) используются на верхних частях электрогитар в эстетических целях. Очень прочная рама современного пианино, как правило, сделана из клена или бука.
красного дерева, может использоваться в верхней части некоторых гитар, а также в задней части, боках и грифе инструментов семейства мандолин и гитар. Красное дерево может также использоваться для изготовления твердых корпусов электрогитар, таких как Gibson Les Paul. Из-за отсутствия других подобных пород дерева используются в качестве заменителей красного дерева, например toona, khaya, meranti, Agathis, нато вуд и сапеле. Некоторые из этих альтернатив - древесина семейства красного дерева.
палисандр часто используется для задней и / или боковых сторон гитар и мандолин, а грифа на гитарах. Самый популярный сорт, бразильский палисандр, Dalbergia nigra, стал дефицитным и дорогим из-за жестких торговых ограничений (эмбарго и СИТЕС), дефицита и спроса. Однако в августе 2019 года СИТЕС объявил об исключении для розового дерева, используемого в музыкальных инструментах. Наиболее широко используемым в настоящее время палисандром является восточно-индийский палисандр, который часто сочетается с верхом из ели для гитар со стальными струнами и с елью или кедром для классических гитар.
Коа традиционно используется для укулеле. Коа также используется для гитар со стальными струнами в основном из-за своей красоты и сжатого динамического диапазона.
Ebony также часто используется во многих типах инструментов для грифов, насадок, колки и т. д. за счет привлекательного внешнего вида, гладкости на ощупь, твердости и износостойкости. Используется несколько разновидностей черного дерева. Эбеновое дерево часто окрашивают, чтобы оно выглядело более однородно черным, чем натуральное дерево, которое иногда показывает коричневые полосы.
Кокоболо используется в высококачественных кларнетах и гитарах.
Паубрасилия, обычно называемая пернамбуко или Бразильское дерево является наиболее востребованным материалом для изготовления смычков классических струнных инструментов из-за его воздействия на воспроизводимые тоны.
Blackwood (тасманийский / австралийский).
орех часто используется используется для задних и боковых сторон гитар и инструментов семейства мандолин.
Ясень, ольха и липа обычно используются для корпусов электрогитар из-за их жестких свойств.

Механические свойства тонкой древесины

Некоторые из механических свойств обычной тонкой древесины, отсортированные по плотности.

Порода древесины	ρ Плотность кг / м	J Твердость N	E Модуль упругости при изгибе ГПа	𝜈 Коэффициент деформации Пуассона	F Прочность на изгиб МПа	C Прочность на сжатие МПа	S Усадка Объем %	R Звуковое излучение Коэффициент	D Жесткость ⅛ ″ пластина Паскаль · м
Бальза	150	300	3,71	0,229	19,6	11,6	8,5	33,2	10,4
Павловния	280	1330	4,38		37,8	20,7	6,4	14,1
северный белый кедр	350	1420	5,52	0,337	44,8	27,3	7,2	11,3	16,6
Красный кедр западный	370	1560	7,66	0,378	51,7	31,4	6,8	12,3	23,8
Обече	380	1910 г.	6,69		60,8	29,3	8,7	11,0
Ель Энгельмана	385	1740	9,44	0,422	62,2	31,5	11,0	12,9	30,6
Сосна сахарная	400	1690	8,21	0,356	56,6	30,8	7,9	11,3	25,1
Сосна восточная белая	400	1690	8,55		59,3	33,1	8,2	11,6
Ель обыкновенная	405	1680	9,70		63,0	35,5	12,9	12,0
липа (липа, лайм)	415	1824	10,07	0,364	60,0	32,6	15,8	11,9	31,0
Редвуд	415	2000	8,41	0,360	61,7	39,2	6,9	10,8	25,8
Ель ситкинская	425	2270	11,03	0,372	70,0	38,2	11,5	12,0	34,1
Окуме	430	1790	8,47		75,0	36,2	12,2	10,3
Ель красная (Адирондак)	435	2180	10,76		66,0	33,6	11,8	11,4
Сосна белая западная	435	1870	10,07	0,329	66,9	34,8	11,8	11,1	30,1
Тополь белый	440	1820	8,90	0,344	65,0	NA	8,4	10,2	26,9
Красная Ольха	450	2620	9,52		67,6	40,1	12,6	10,2
Желтый Тополь	455	2400	10,90	0,318	69,7	38,2	12,7	10,8	32,2
Catalpa	460	2450	8,35		64,8	18,9	7.3	9.3
Порт-Орфорд Кедр	465	2620	11,35	0,378	84,8	41,9	10,1	10,6	35,3
Primavera	465	3170	7,81		70,5	40,4	8,6	8,8
Испанский кедр	470	2670	9,12		70,8	40,4	10,2	9,4
Ясень болотный	481-538
Ольха европейская	495	2890	8,99		75,9	42,2	14,0	8,6
желтый кедр Аляски	495	2580	9,79		76,6	43,5	9,2	9,0
Фирма Дуглас	510	2760	12,17	0,292	86,2	47,9	11,6	9,6	35,5
Серебряный клен	530	3110	7,86		61,4	36,0	12,0	7,3
Каури (Агатис)	540	3230	11,87		86,6	42,3	11,3	8,7
Ясень черный	545	3780	11,00		86,9	41,2	15,2	8,2
Сикамор (США)	545	3430	9,79		69,0	37,1	14,1	7,8
Клен крупнолистный	545	3780	10,00		73,8	41,0	11,6	7,9
Лимба (Корина)	555	2990	10,49		86,2	45,4	10,8	7,8
Черная вишня	560	4230	10,30	0,392	84,8	49,0	11,5	7,7	32,5
Лиственница западная	575	3690	12,90	0,355	89,7	52,6	14,0	8,2	39,4
Ласвуд	580	3740
Гондурасское красное дерево	590	4020	10,06	0,314	80,8	46,6	7,5	7,0	29,8
красный клен	610	4230	11,31	0,434	92,4	45,1	12,6	7,1	37,2
Орех черный	610	4490	11,59	0,495	100,7	52,3	12,8	7,1	40,9
Коа	610	5180	10,37		87,0	48,7	12,4	6,8
Клен явор (ЕС)	615	4680	9,92		98,1	55,0	12,3	6,5
Нято	620	4760	13,37		96,0	54,4	8,7	7,5
Миртл	635	5650	8,45		66,9	38,9	11,9	5,7
Орех английский	640	5410	10,81		111,5	50,2	13,0	6,4
Ясень зеленый	640	5340	11,40		97,2	48,8	12,5	6,6
Австралийский Blackwood	640	5180	14,82		103,6	41,0	11,9	7,5
клен норвежский	645	4510	10,60		115,0	59,0		6,3
Тик	655	4740	12,28		97,1	5 4,8	7,2	6,6
Сапеле	670	6280	12,04		109,9	60,4	12,8	6,3
Ясень белый	675	5870	12,00	0,371	103,5	51,1	13,3	6,2	37,1
Береза желтая	690	5610	13,86	0,426	114,5	56,3	16,8	6,5	45,2
Груша	690	7380	7,80		83,3	44,1	13,8	4,9
Дуб красный	700	5430	12,14	0,350	99,2	46,8	13,7	5,9	36,9
твердый клен (сахар, камень)	705	6450	12,62	0,424	109,0	54,0	14,7	6,0	41,0
Бук американский	720	5780	11,86		102,8	51,1	17,2	5,6
Африканский падаук	745	876 0	11,72		116,0	56,0	7,6	5,3
Черная саранча	770	7560	14,14		133,8	70,3	10,2	5,6
Зебрано	805	8160	16,37		122,8	63,5	17,8	5,6
Ziricote	805	8780	10,93		113,1	63,9	9,8	4,6
Овангкол	825	5900	18,60		140,3	64,2	12,1	5,8
Восточно-индийский палисандр	830	10870	11,50		114,4	59,7	8,5	4,5
бразильский палисандр	835	12410	13,93		135,0	67,2	8,5	4,9
Пигнут Гикори	835	9520	15,59		138,6	63,4	17,5	5,2
Пау Ферро	865	8710	10,86		122,4	60,9	9,9	4,1
Венге	870	860 0	17,59		151,7	80,7	12,9	5,2
Бубинга	890	10720	18,41		168,3	75,8	13,9	5,1
Purpleheart (Амарант)	905	11190	20,26		151,7	83,7	10,6	5,2
Ятоба	910	11950	18,93		155,2	81,2	12,1	5,0
Gaboon Ebony	955	13700	16,89		158,1	76,3	19,6	4,4
Самшит	975	12610	17,20		144,5	68,6	15,8	4,3
Бразильвуд	980	12540	17,55		179,4		13,3	4,3
Мора (НАТО)	1015	10230	19,24		155,5	82,4	17,7	4,3
Кровавое дерево	1050	12900	20,78		174,4	98,7	11,7	4,2
Кумару	1085	14 800	22,33		175,1	95,5	12,6	4,2
Кокоболо	1095	14140	18,70		158,0	81,3	7,0	3,8
Ipe	1100	15620	22,07		177,0	93,8	12,4	4,1
Каталокс (Мексиканское королевское черное дерево)	1150	16260	25,62		193,2	105,1	11,2	4,1
Lignum Vitae	1260	19510	14,09		127,2	84,1	13,0	2,7
Африканский блэквуд	1270	16320	17,95		213,6	72,9	7,7	3,0
Углеродное волокно / эпоксидная смола	1600		135	0,30	1500	1200	0	5,7	396
Алюминиевый сплав	2700		70	0,35			0	1,9	213
Стальной сплав	8000		200	0,30			0	0,6	586

Углеродное волокно / эпоксидная смола для сравнения, так как он иногда используется в mus инструменты.

Данные взяты из базы данных Wood, за исключением 𝜈, коэффициент Пуассона, который поступает из лаборатории лесных продуктов, Лесная служба США, Министерство сельского хозяйства США. Показанное здесь соотношение относится к деформации вдоль радиальной оси, вызванной напряжением вдоль продольной оси.

Показанный здесь процент объема усадки представляет собой величину усадки во всех трех измерениях, когда древесина переходит от зеленой до высушенной в печи. Это можно использовать как относительный индикатор того, насколько изменится сухая древесина при изменении влажности, что иногда называют «стабильностью» прибора. Тем не менее, стабильность настройки в первую очередь обусловлена продольной усадкой шейки, которая обычно составляет от 0,1% до 0,2% от сырого до высыхания. Объемная усадка в основном обусловлена радиальной и тангенциальной усадкой. В случае шейки (распиленной на четверть) радиальная усадка влияет на толщину шейки, а тангенциальная усадка влияет на ширину шейки. Учитывая указанные размеры, эта усадка должна быть практически незаметной. Усадка длины грифа в процентах немного меньше, но, учитывая размер, этого достаточно, чтобы повлиять на высоту звука струн.

Коэффициент звукового излучения определяется как:

$R = E ρ 3 {\ displaystyle R = {\ sqrt {\ cfrac {E} {{\ rho} ^ {3}}}}}$ ${\ displaystyle R = {\ sqrt {\ cfrac {E} {{\ rho} ^ {3 }}}}}$

где $E {\ displaystyle E}$ $E$ - это модуль Юнга изгиба в паскалях (Н / м, т.е. число в таблице, умноженное на 10), а ρ - плотность в кг / м, как в таблице.

Из этого можно видеть, что громкость верхней части струнного инструмента увеличивается с увеличением жесткости и уменьшается с увеличением плотности. Самые громкие деревянные столешницы, такие как ситкинская ель, легкие и жесткие, сохраняя при этом необходимую прочность. Более плотная древесина, например Hard Maple, часто используется для шеи, более прочная, но не такая громкая (R = 6 против 12).

Когда дерево используется в качестве верхней части акустического инструмента, это можно описать с помощью теории пластин и колебаний пластины. жесткость на изгиб изотропной пластины составляет:

$D = EH 3 12 (1 - ν 2) {\ displaystyle D = {\ cfrac {EH ^ {3}} {12 (1- \ nu ^ {2})}}}$ ${\ displaystyle D = {\ cfrac {EH ^ {3}} {12 (1- \ nu ^ {2})}}}$

где $E {\ displaystyle E}$ $E$ - модуль Юнга для материала, $H {\ displaystyle H}$ $H$ - толщина пластины, а $ν {\ displaystyle \ nu}$ $\ nu$ - коэффициент Пуассона для материала. Жесткость плиты выражается в единицах Паскаль · м (эквивалент Н · м), поскольку она относится к моменту на единицу длины на единицу кривизны, а не к общему моменту. Конечно, древесина не изотропна, она ортотропна, поэтому это уравнение в лучшем случае является приближением.

Значение для $D {\ displaystyle D}$ $D$ , показанное в таблице, было рассчитано с использованием этой формулы и толщины $H {\ displaystyle H}$ $H$ ″ = 3,175 мм.

Когда дерево используется в качестве шейки инструмента, это можно описать с помощью теории луча. Жесткость балки на изгиб (определяемая как $EI {\ displaystyle EI}$ $EI$ ) изменяется по длине как функция x, показанная в следующем уравнении:

EI dydx = ∫ 0 x M ( х) dx + C 1 {\ displaystyle \ EI {dy \ over dx} \ = \ int _ {0} ^ {x} M (x) dx + C_ {1}}

\ EI {dy \ over dx} \ = \ int _ {{0}} ^ {{x}} M ( x) dx + C_ {1}

где $E {\ displaystyle E}$ $E$ - это модуль Юнга для материала, $I {\ displaystyle I}$ $I$ - второй момент площади (в м), $y {\ displaystyle y}$ $y$ - поперечное смещение балки в x, и $M (x) {\ displaystyle M (x)}$ $M (x)$ - изгибающий момент в точке x. Жесткость балки на изгиб измеряется в паскалях · м (эквивалент Н · м²).

Величина отклонения на конце консольной балки составляет:

$w C = PL 3 3 EI {\ displaystyle w_ {C} = {\ tfrac {PL ^ { 3}} {3EI}}}$ $w_ {C} = {\ tfrac {PL ^ {3}} {3EI}}$

где $P {\ displaystyle P}$ $P$ - точечная нагрузка в конце, а $L {\ displaystyle L}$ $L$ - длина. Таким образом, отклонение обратно пропорционально $E I {\ displaystyle EI}$ $EI$ . Учитывая две шейки одинаковой формы и размеров, $I {\ displaystyle I}$ $I$ становится постоянным, а отклонение становится обратно пропорциональным $E {\ displaystyle E}$ $E$ - короче говоря, чем выше это число для данной породы дерева, тем меньше гриф будет отклоняться под действием данной силы (то есть от струн).

Выбор тоновой древесины

Помимо видимых различий в акустических свойствах, мастер может использовать тонкую древесину по следующим причинам:

Доступность
Стабильность
Косметические свойства, такие как цвет или текстура древесины
Традиция
Размер (для некоторых инструментов требуются большие куски подходящей древесины)

Источники

Многие виды древесины производятся из экологически чистых материалов. источники через специализированных дилеров. Ель, например, очень распространена, но большие куски с ровным зерном составляют небольшую часть от общего объема предложения и могут быть дорогими. Некоторые виды древесины особенно трудно найти на открытом рынке, и мелкие производители инструментов часто обращаются к мелиорации, например, из вышедших из употребления ловушек для лосося на Аляске, различных старых построек на Тихоокеанском северо-западе США, с деревьев, которые повалили ветром, или из специально разрешенные вывозки в заповедных зонах, где рубки обычно не разрешены. Производители инструментов для массового рынка начали использовать азиатские и африканские породы дерева, такие как бубинга (виды гибуртии ) и венге (миллеттия лаурентии ), в качестве недорогой альтернативы традиционным древесным породам.

Долина Фьемме, в Альпах Северной Италии, долгое время служила источником высококачественной ели для музыкальных инструментов, начиная со скрипок Антонио Страдивари к деке фортепиано современного производителя Fazioli.

Preparation

Выбор тоновой древесины сильно различается для разных типов инструментов. Производители гитар обычно отдают предпочтение дереву четвертьзон, потому что оно обеспечивает дополнительную жесткость и стабильность размеров. Мягкую древесину, такую как ель, можно разделить, а не распилить на доски, чтобы поверхность доски максимально соответствовала волокнам, тем самым ограничивая биение.

В большинстве случаев древесину необходимо сушить перед использованием, либо в воздух или печи. Некоторые мастера предпочитают дальнейшую выдержку в течение нескольких лет. Некоторые производители гитар подвергают древесину разрежению, которое имитирует естественный процесс старения древесины. Торрефикация также используется для этой цели, но часто меняет косметические свойства древесины. На недорогих гитарах все чаще используется продукт под названием "Roseacer" для грифа, который имитирует палисандр, но на самом деле представляет собой термомодифицированный клен . «Жареные» кленовые шейки становятся все более популярными, поскольку производители заявляют о повышенной жесткости и устойчивости в изменяющихся условиях (жара и влажность).

Ссылки

Внешние ссылки

Коммерческая статья о древесине, используемой для изготовления деревянных духовых инструментов
База данных Guitarbench по породам тонового дерева
Интерактивное руководство по тонному дереву Алана Арнольда
Руководство по тонному дереву для еретиков
Подробнее о Guitar Wood
Tonewoods для гитар
Taylor акустической гитаре Woods